主エネルギー準位の定義

スティーブ・ホーレル/ SPL /ゲッティイメージズ

化学では、電子の主エネルギー準位は、電子が原子核に対して配置されているシェルまたは軌道を指します。このレベルはプリンシパルによって示されます 量子数 n.周期表の周期の最初の元素は、新しい主エネルギー準位を導入します。

エネルギー準位と原子モデル

エネルギー準位の概念は、 原子モデル これは、原子スペクトルの数学的分析に基づいています。原子内の各電子は、原子内の他の負に帯電した電子および正に帯電した原子核との関係によって決定されるエネルギー シグネチャを持っています。電子はエネルギー レベルを変更できますが、連続的な増分ではなく、段階的または量子的にのみ変更できます。エネルギー準位のエネルギーは、原子核から離れるほど増加します。主エネルギー準位の数値が低いほど、電子は互いに近づき、原子核に近づきます。化学反応中、電子を低いエネルギー準位から取り除くことは、高いエネルギー準位から取り除くことよりも困難です。

主エネルギー準位の規則

主エネルギー準位は最大 2n²n は各準位の数です。最初のエネルギー レベルには 2(1) を含めることができます²または2つの電子; 2 番目には最大 2(2) を含めることができます²または8つの電子; 3 番目には最大 2(3) を含めることができます²または18個の電子など。

最初の主エネルギー準位には、s 軌道と呼ばれる 1 つの軌道を含む 1 つのサブ準位があります。 s 軌道には、最大 2 つの電子を含めることができます。

次の主エネルギー準位には、1 つの s 軌道と 3 つの p 軌道が含まれます。 3 つの p 軌道のセットは、最大 6 つの電子を保持できます。したがって、第 2 主エネルギー準位は、s 軌道に 2 つ、p 軌道に 6 つの、最大 8 つの電子を保持できます。

第 3 主エネルギー準位には、1 つの s 軌道、3 つの p 軌道、および 5 つの d 軌道があり、それぞれ最大 10 個の電子を保持できます。これにより、最大 18 個の電子が可能になります。

4 番目以降の準位には、s、p、および d 軌道に加えて f サブ準位があります。 f サブ準位には 7 つの f 軌道があり、それぞれ最大 14 個の電子を保持できます。第 4 主エネルギー準位の電子の総数は 32 です。

電子表記

エネルギー準位のタイプとその準位の電子数を示すために使用される表記には、主エネルギー準位の数を表す係数、副準位を表す文字、およびその副準位にある電子の数を表す上付き文字があります。たとえば、表記 4p³は、第 4 主準位、p サブ準位、および p サブ準位に 3 つの電子が存在することを示します。

原子のすべてのエネルギー準位とサブ準位の電子数を書き出すと、 電子配置 原子の。